Inertial gps navigation system with modified kalman filter

Details Inertial gps navigation system with modified kalman filter Inertial gps navigation system with modified kalman filter

G - Physics

01

S

G01S 19/13 (2010.01) G01S 19/35 (2010.01) G01C 21/16 (2006.01) G01P 15/02 (2006.01)

Patent

CA 2511000

An inertial ("INS")/GPS receiver includes an INS sub-system which incorporates, into a modified Kalman filter, GPS observables and/or other observables that span previous and current times. The INS filter utilizes the observables to update position information relating to both the current and the previous times, and to propagate the current position, velocity and attitude related information. The GPS observable may be delta phase measurements, and the other observables may be, for example, wheel pick-offs (or counts of wheel revolutions) that are used to calculate along track differences, and so forth. The inclusion of the measurements in the filter together with the current and the previous position related information essentially eliminates the effect of system dynamics from the system model. A position difference can thus be formed that is directly observable by the phase difference or along track difference measured between the previous and current time epochs. Further, the delta phase measurements can be incorporated in the INS filter without having to maintain GPS carrier ambiguity states. The INS sub-system and the GPS sub-system share GPS and INS position and covariance information. The receiver time tags the INS and any other non-GPS measurement data with GPS time, and then uses the INS and GPS filters to produce INS and GPS position information that is synchronized in time. The GPS/INS receiver utilizes GPS position and associated covariance information and the GPS and/or other observables in the updating of the INS filter. The INS filter, in turn, provides updated system error information that is used to propagate inertial current position, velocity and attitude information. Further, the receiver utilizes the inertial position, velocity and covariance information in the GPS filters to speed up GPS satellite signal re-acquisition and associated ambiguity resolution operations

Un récepteur à inertie ( </= INS >/= )/GPS comprend un sous système INS qui incorpore, dans un filtre Kalman modifié, des données observables et/ou d'autres données observables qui portent sur l'heure courante et précédente. Le filtre INS utilise les données observables pour mettre à jour des informations de position relatives à l'heure courante et à l'heure précédente et, pour propager les informations liées à la position courante, à la vitesse et à l'attitude. Les données observables GPS peuvent être des mesures de phase delta et les autres données observables peuvent être, par exemple, des tours de roue ( ou des comptages de révolutions de roue) qu'on utilise pour calculer avec une différences de trace, et ainsi de suite. L'inclusion de ces mesures dans le filtre avec les informations liées à la position courante et précédente élimine sensiblement les effets du comportement dynamique du système du modèle du système. On peut ainsi former une différence de position qui est directement observable par la différence de phase ou avec une différence de trace mesurée entre les époques heure courante et précédente. Par ailleurs, les mesures de phase delta peuvent être incorporées dans le filtre INS sans qu'il soit nécessaire de maintenir des états d'ambiguïté de porteur GPS. Le sous système INS et le sous système GPS partagent des informations de position et de covariance INS et GPS. Le récepteur horodate les données de mesure INS et toute autre données de mesure non GPS avec une heure GPS, puis il utilise les filtres INS et GPS pour produire des informations de position INS et GPS synchronisées dans le temps. Le récepteur GPS/INS utilise des informations de position et de covariance associée et les données observables GPS et/ou d'autres données observables dans la mise à jour du filtre INS. Le filtre INS, à son tour, fournit des informations d'erreur de système mises à jour utilisées pour propager des informations de position courante par inertie, de vitesse et d'attitude. Enfin, le récepteur utilise les informations de position par inertie, de vitesse et de covariance présentes dans les filtres GPS pour accélérer la ré-acquisition du signal satellitaire GPS et les opérations de résolution d'ambiguïté associées.

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